一种超声切割止血主机系统快速频率锁定系统及锁定方法技术方案

本发明专利技术为一种超声切割止血主机系统快速频率锁定系统及其使用方法，它与超声止血刀的超声刀换能器连接；它包括手柄按键、与手柄按键连接微控制器、与微控制器连接的数字式频率合成器DDS、与数字式频率合成器DDS连接的功率放大电路；与功率放大电路连接的匹配电路、以及与功率放大电路连接并同时连接微控制器U/I峰值检测电路和U/I相位检测电路；本发明专利技术的优点为利用换能器的中心频率偏移是非跳变的特性，通过记录上一次锁定的中心频率，用于快速锁定到换能器的中心频率，该种方式避免或减少单次切割的扫频时间长的问题发生。单次切割的扫频时间长的问题发生。单次切割的扫频时间长的问题发生。

【技术实现步骤摘要】
一种超声切割止血主机系统快速频率锁定系统及锁定方法


[0001]本专利技术涉及医疗器材控制系统领域，特别是一种超声切割止血主机系统快速频率锁定系统及锁定方法。

技术介绍

[0002]随着科技水平和医疗技术的提升，医疗设备层出不穷，现有的超声止血刀每次切割时，需要通过数字式频率合成器DDS生成不同频率进行超声刀换能器的谐振频率查找；这种方式造成每次切割都需要花费较长时间用于扫频动作，该种方式导致单台手术时长较长，效率不高。
[0003]以上操作的主要原因在于：超声刀换能器工作过程中存在温度上升或负载特性突变的情况，超声刀换能器的阻抗参数会发生改变，从而导致谐振频率出现漂移现象。
[0004]具体的说，超声刀换能器的频率范围为55.4KHz到55.6KHz,当超声刀换能器实际工作时，超声刀换能器发生温度过高或负载特性突变的情况，超声刀换能器的阻抗参数会发生改变，从而导致谐振频率出现漂移现象。因为匹配电路固定，超声刀换能器长时间工作会出现频率失谐现象。所以需要进行频率跟踪及实时调整正弦信号的频率，使其接近谐振频率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：提供一种超声切割止血主机系统快速频率锁定系统及锁定方法，它利用换能器的中心频率偏移是非跳变的性质，通过DDS电路模块实现记录中心频率以达到快速锁定中心频率的目的。
[0006]本专利技术通过如下技术方案实现：一种超声切割止血主机系统快速频率锁定系统，它与超声止血刀的超声刀换能器连接；它包括
[0007]手柄按键，用于操作者按压操控；
[0008]微控制器，与手柄按键连接并由手柄按键操控指令；
[0009]数字式频率合成器DDS，与微控制器连接，并通过微控制器的控制生成幅值和频率可调的正弦信号；
[0010]功率放大电路，与数字式频率合成器DDS连接，用于放大正弦信号；
[0011]匹配电路，与功率放大电路连接，用来消除容性特征造成的干扰；
[0012]U/I峰值检测电路，与功率放大电路连接并同时连接微控制器，用来接收放大的正弦信号并经处理后获得正弦信号峰值，然后将正弦信号峰值给到微控制器进行计算阻抗R＝U/I；以及
[0013]U/I相位检测电路，与功率放大电路连接并同时连接微控制器，用来接收放大的正弦信号并经处理后转化为方波信号；然后将方波信号给到微控制器，以计算相位差；
[0014]其中，当正弦信号的频率接近超声刀换能器的谐振频率时，超声刀换能器阻抗达到最小值；之后通过U/I相位检测电路检测超声刀换能器的相位差，当正弦信号的频率接近
超声刀换能器的谐振频率时，超声刀换能器的的正弦信号相位差接近零。
[0015]较之前技术而言，本专利技术的有益效果为：
[0016]1、本专利技术利用换能器的中心频率偏移是非跳变的特性，通过记录上一次锁定的中心频率，用于快速锁定到换能器的中心频率，该种方式避免或减少单次切割的扫频时间长的问题发生。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的连接关系图；
[0018]图2为本专利技术的工作原理图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图说明对本专利技术做详细说明：
[0020]如图1所示：一种超声切割止血主机系统快速频率锁定系统，它与超声止血刀的超声刀换能器连接；它包括
[0021]手柄按键，用于操作者按压操控；
[0022]微控制器，与手柄按键连接并由手柄按键操控指令；
[0023]数字式频率合成器DDS，与微控制器连接，并通过微控制器的控制生成幅值和频率可调的正弦信号；
[0024]功率放大电路，与数字式频率合成器DDS连接，用于放大正弦信号；
[0025]匹配电路，与功率放大电路连接，用来消除容性特征造成的干扰；
[0026]U/I峰值检测电路，与功率放大电路连接并同时连接微控制器，用来接收放大的正弦信号并经处理后获得正弦信号峰值，然后将正弦信号峰值给到微控制器进行计算阻抗R＝U/I；以及
[0027]U/I相位检测电路，与功率放大电路连接并同时连接微控制器，用来接收放大的正弦信号并经处理后转化为方波信号；然后将方波信号给到微控制器，以计算相位差；
[0028]其中，当正弦信号的频率接近超声刀换能器的谐振频率时，超声刀换能器阻抗达到最小值；之后通过U/I相位检测电路检测超声刀换能器的相位差，当正弦信号的频率接近超声刀换能器的谐振频率时，超声刀换能器的的正弦信号相位差接近零。
[0029]其中，所述功率放大电路放大的正弦信号分为电压正弦信号和电流正弦信号；正弦信号峰值分为电压正弦信号峰值和电流正弦信号峰值；方波信号分为电压方波信号和电流方波信号；相位差分为电压的相位差和电流的相位差。
[0030]微控制器通过电压方波信号、电流方波信号的上升沿时间差和周期，计算出相位差；相位差＝(上升沿时间差/周期)*360
°
。
[0031]这里的手柄按键连接微控制器，当按键按下时，微控制器控制数字式频率合成器DDS生成正弦信号。当按键弹起时，微控制器控制数字式频率合成器DDS不输出任何信号。
[0032]数字式频率合成器DDS后级连接功率放大电路，通过功率放大电路放大正弦信号，输出较大功率的正弦信号，增强其带载能力。
[0033]功率放大电路分别连接匹配电路、U/I峰值检测电路和U/I相位检测电路，因超声刀换能器实际工作过程中，等效电路中存在静态电容，导致整个超声刀换能器呈现容性特
征。因此需要将电感和电容元件组合成的匹配电路，用来消除容性特征造成的干扰。
[0034]U/I峰值检测电路，主要用来监测超声刀换能器的电压和电流峰值，用来计算阻抗变化，当正弦信号的频率接近超声刀换能器的谐振频率时，超声刀换能器阻抗达到最小值。
[0035]U/I相位检测电路，主要用来监测超声刀换能器电压和电流的相位差，当正弦信号的频率接近超声刀换能器的谐振频率时，超声刀换能器的电压和电流的正弦信号相位差接近零。
[0036]U/I峰值检测电路连接微控制器，正弦信号经过功率放大电路后，放大的电压的正弦信号和电流的正弦信号通过U/I峰值检测电路转化成微控制器可采集到的模拟电压值，用来计算超声刀换能器的阻抗变化。
[0037]U/I相位检测电路连接微控制器，正弦信号经过功率放大电路后，通过U/I相位检测电路的过零比较，将放大后的正弦信号转化成方波信号，微控制器接收到方波信号后通过计算，获取放大后电压的正弦信号和电流的正弦信号的相位差。
[0038]一种超声切割止血主机系统快速频率锁定方法，它包括如下步骤：
[0039]步骤1：启动设备，按压手柄按键，实现超声刀换能器的首次激发；
[0040]步骤2：微控制器控制数字式频率合成器DDS，生成特定频率范围的正弦信号，并在单位时间内步进正弦信号频率；
[0041]步骤3：微控制器采集U/I峰值检测电路输出的超声刀换能器电压正弦信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声切割止血主机系统快速频率锁定系统，其特征在于：它与超声止血刀的超声刀换能器连接；它包括手柄按键，用于操作者按压操控；微控制器，与手柄按键连接并由手柄按键操控指令；数字式频率合成器DDS，与微控制器连接，并通过微控制器的控制生成幅值和频率可调的正弦信号；功率放大电路，与数字式频率合成器DDS连接，用于放大正弦信号；匹配电路，与功率放大电路连接，用来消除容性特征造成的干扰；U/I峰值检测电路，与功率放大电路连接并同时连接微控制器，用来接收放大的正弦信号并经处理后获得正弦信号峰值，然后将正弦信号峰值给到微控制器进行计算阻抗R＝U/I；以及U/I相位检测电路，与功率放大电路连接并同时连接微控制器，用来接收放大的正弦信号并经处理后转化为方波信号；然后将方波信号给到微控制器，以计算相位差；其中，当正弦信号的频率接近超声刀换能器的谐振频率时，超声刀换能器阻抗达到最小值；之后通过U/I相位检测电路检测超声刀换能器的相位差，当正弦信号的频率接近超声刀换能器的谐振频率时，超声刀换能器的的正弦信号相位差接近零。2.根据权利要求1所述的一种超声切割止血主机系统快速频率锁定方法，其特征在于：所述功率放大电路放大的正弦信号分为电压正弦信号和电流正弦信号；正弦信号峰值分为电压正弦信号峰值和电流正弦信号峰值；方波信号分为电压方波信号和电流方波信号；相位差分为电压的相位差和电流的相位差。3.根据权利要求2所述的一种超声切割止血主机系统快速频率锁定方法，其特征在于：微控制器通过电压方波信号、电流方波信号的上升沿时间差和周期，计算出相位差；相位差＝(上升沿时间差/周期)*360
°
。4.一种超声切割止血主机系统快速频率锁定方法，其特征在于：它包括如下步骤：步骤1：启动设备，按压手柄按键，实现超声刀换能器的首次激发；步骤2：微控制器控制数字式...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚慧川，林雅玲，莫易凡，林聪杰，
申请(专利权)人：喀秋莎厦门医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：